Fontos neurotranszmitter (ingerülettovábbító anyag) és energiaforrás az agy számára. Szerepet játszik az izom, vese, máj, bélrendszer, immunsejtek működésében. Ammónia és B6 vitamin jelenlétében glutaminsavvá alakul. Sportolás hatására izmaink glutaminkoncentrációja sebesen csökken. Newsholme figyelte meg először, hogy magas intenzitású tréning hatására aminosav-inbalance (azaz az aminosavak egyensúlyi állapotának megbomlása) jön létre. Ez felelőssé tehető az „overtraining", vagyis a túledzettség-szindróma kialakulásáért. 90-120 %-os intenzitású tréningek hatására a plazma glutaminkoncentráció az 5. edzésnaptól szignifikánsan csökken. Vizsgálták, hogy 5g glutaminbevitel hogyan befolyásolja a maratoni futók regenerációs képességét. Azt találták, hogy a fertőzések kialakulásának hajlamát 35 %-kal csökkenteni tudta a glutaminpótlás (Sawaki, 2003).

Számos gyomor-bélrendszeri panasz pl. hasmenés sok esetben szintén a glutaminszint csökkenésnek köszönhető.

Az izmok glikogénraktárainak feltöltése sokkal kedvezőbben jön létre, ha a szénhidrátbevitel mellett fehérjét is bejuttatunk szervezetünkbe. Számos vizsgálatot végeztek arra vonatkozóan, hogy milyen aminosavakat érdemes a jobb szénhidrátfeltöltés érdekében szervezetünkbe juttatnunk. Azt találták, hogy ellentétben az Alanin Glycin kombinációval, a glutaminnal háromszoros izomglikogénszint-emelkedést tudtak elérni.

A fertőzésekkel szembeni védelemben fontos szerepet tölt be. A celluláris immunválaszban játszik szerepet. Az izomban termelődik, így az izmok feladata ellátni az immunrendszert nagy mennyiségű glutaminnal. Megfelelő glutaminbevitel hatására a fáradtságérzés kialakulása később következik be, mivel a kortizol nevű katabolikus hatású hormon aktivitását közömbösíti. A túlzott glutaminbevitel hatására viszont az ammóniaképződés fokozódik, mely magas toxikus hatású szervezetünkre.

Nagyon fontos szerepet játszik a sejtregenerációban. Általában fehérje tartalmú italba keverve érdemes adni 500-2000 mg mennyiségben.

Köztudott, hogy szabadidősport hatására immunfunkcióink javulnak, szervezetünk védettebbé válik a banális vírusos fertőzésekkel szemben. A magas intenzitású edzések hatására viszont ellenkező reakció játszódik le: az ún. „open window", azaz „nyitott ablak" jelenség jön létre, mely fertőzésekkel szembeni fokozott érzékenységben, meggyengült immunrendszer képében jelentkezik. Főleg a felső légúti fertőzésekre való hajlam növekszik meg. Ezen állapot kialakulásában sok faktor szerepet játszik. Kortizolszint növekedése, a nyálban az immunglobulinok számának csökkenése együtt jár a glutaminszint csökkenésével. Ezek a változások a limfocitaszám csökkenéséhez vezetnek, így alakul ki a legyengült immunrendszer állapota. Túledzett sportolóknál a glutaminszint csökkenését mutatták ki. Főleg állóképességi sportágat folytatók alapozó időszakában illetve a maximális intenzitású tréningek után nagyon fontos a glutamin-szupplementáció. Javasolt dózis 6-10g. Az izomban lévő glutamin serkentőleg hat más aminosavak izmokba való beépülésére, amelyet anti-katabolikus hatásán keresztül fejti ki.